蒙德鵬 陳宇 林浩東

摘 要：目的 將3D打印教具應用于骨創(chuàng)傷科復雜關節(jié)周圍骨折的臨床教學中，探索該方法的教學效果。方法 隨機抽取60名在長征醫(yī)院骨創(chuàng)傷科輪轉的上海住院醫(yī)師規(guī)范化培訓學員進入研究，隨機分為試驗組和對照組，每組30人。挑選典型的股骨髁、脛骨平臺骨折病例，使用CT斷層掃描，數(shù)字成像及3D打印技術制成3D樹脂標本。對照組采用單純常規(guī)教學法，試驗組在此基礎上結合3D打印標本進行臨床帶教。比較兩組學員的基本資料和出科考試成績。結果 兩組學員經(jīng)管患者數(shù)量、經(jīng)管關節(jié)骨折患者數(shù)量和教學滿意度評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。試驗組出科理論考核成績?yōu)椋?2.14±13.25）分，高于對照組的（64.47±11.12）分，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。結論 3D打印技術對復雜關節(jié)周圍骨折教學效果有輔助促進作用，具有良好的教學應用前景。

關鍵詞：三維；打??；教學；創(chuàng)傷

中圖分類號：R683 文獻標識碼：B DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.23.008

文章編號：1006-1959（2018）23-0026-03

Abstract：Objective The 3D printing teaching aid was applied to the clinical teaching of complex periarticular fractures in the trauma department of bone trauma， and the teaching effect of the method was explored.Methods 60 standardized training trainees of Shanghai resident physicians in bone trauma rotation in changzheng hospital were randomly selected to enter the study. They were randomly divided into experimental group and control group， 30 in each group. Typical cases of femoral condyle and tibial plateau fractures were selected and 3D resin specimens were prepared by CT tomography， digital imaging and 3D printing. The control group adopted the simple conventional teaching method， and the experimental group conducted clinical teaching combined with 3D printed specimens on this basis. To compare the basic data and test scores of the two groups. Results There was no statistically significant difference between the two groups in the number of patients with menstrual canal， the number of patients with menstrual canal joint fracture and the teaching satisfaction score （P>0.05）. The theoretical assessment score of the test group was （82.14±13.25）， higher than that of the control group （64.47±11.12），the difference was statistically significant （P<0.05）. Conclusion 3D printing technology can assist and promote the teaching effect of complex periarticular fractures and has a good prospect of teaching and application.

Key words：Three-dimensional；Printing；Teaching；Trauma

3D打印概念最開始由Charles Hull在上世紀80年代提出并發(fā)明了相關技術，屬快速成形技術的一種，是通過層層沉淀制作物件[1]。隨著技術的進展，目前已實現(xiàn)3D物件的高精度、低成本、快速制作及在生物醫(yī)學領域的發(fā)展[2-4]。除了可用于輔助手術策略、內植物制作及組織工程，3D打印另一個重要的醫(yī)學應用是進行醫(yī)學教育[5，6]。隨著交通及經(jīng)濟的高速發(fā)展，高能量損傷導致的復雜骨折越來越常見。骨創(chuàng)傷是骨科的基礎學科，骨折致傷機制復雜，骨折類型多變。復雜關節(jié)周圍骨折相關內容的講授一直是骨創(chuàng)科臨床帶教的難點[7]。本研究擬將3D打印教具應用于骨創(chuàng)傷科復雜關節(jié)周圍骨折的臨床教學中，探索該方法的教學效果。

1對象與方法

1.1研究對象 隨機抽取2014年1月～2018年1月60名在長征醫(yī)院骨創(chuàng)傷科輪轉的上海住院醫(yī)師規(guī)范化培訓學員進行研究，按輪轉先后順序進行編號隨機分為試驗組和對照組，每組30例。試驗組男性18人，女性12人，年齡25～29歲，平均年齡（27.19±2.21）歲；對照組男性17人，女性13人，年齡25～28歲，平均年齡（26.43±1.57）歲。兩組學員在年齡、性別上比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2納入及排除標準 納入標準：①長征醫(yī)院外科規(guī)范化培訓基地學員；②非骨創(chuàng)傷科專業(yè)；③至少經(jīng)管過一位關節(jié)內骨折患者。排除標準：①資料不完整；②有明顯錯誤、前后矛盾而導致結果不可信；③骨創(chuàng)傷本專業(yè)學員。

1.3方法 由長期承擔第二軍醫(yī)大學本科教學工作的2位高年資醫(yī)師（含副主任醫(yī)師1名，主治醫(yī)師1名）向兩組學員進行統(tǒng)一授課，兩組學員所處的教學環(huán)境相同，授課為小班制，4～6人/次，授課內容為20 min的“肘關節(jié)、膝關節(jié)周圍解剖、AO骨折分類與治療原則”。課堂上結合幻燈、X線及CT圖象講授肘窩、腘窩、肱骨髁、股骨髁、脛骨平臺處應用解剖、骨折分類與治療等知識。理論課結束后，兩組學員均參加日常查房，及常規(guī)經(jīng)管患者。試驗組完成統(tǒng)一的授課后由1位主治醫(yī)師單獨進行3D教具的帶教。挑取典型的復雜肘關節(jié)、股骨髁、脛骨平臺骨折病例，使用64排螺旋CT（Philips，荷蘭）對患者局部進行斷層掃描。將所得數(shù)據(jù)錄入Mimics 17.0軟件（Materialise 公司，比利時）并進行3D數(shù)字化模型建模[8]，所得數(shù)字模型以“STL”格式輸入銀格3D打印機（SLA-l2，銀格3D打印實業(yè)公司，中國），使用Somos 8000 工業(yè)級光敏樹脂制作等比例模型[9]。學員們根據(jù)打印出來的骨折實物模型，加深對該部分人體解剖形態(tài)知識及骨折分類、骨折機制及內固定放置等內容的理解和學習。

1.4結果評價 骨創(chuàng)傷科輪轉期1個月結束后，對兩組學員進行問卷測試，測試內容包括專業(yè)考核及一般調查，專業(yè)考核為一份總分100分的復雜關節(jié)周圍骨折理論考卷，題型均為選擇題，主要包括肘窩、腘窩、肱骨髁、股骨髁、脛骨平臺處局部解剖（35分），關節(jié)骨折AO分型（25分），關節(jié)內骨折治療原則（40分）。一般調查內容包括調查對象的年齡、輪轉期間經(jīng)管患者數(shù)量、經(jīng)管關節(jié)內骨折患者數(shù)量、對教學的滿意度等。教學滿意度采用自制量表，根據(jù)問卷調查的一般原則制成，總分為100分，該量表由表頭、一般情況及20余個彼此有關系的問題組成。

1.5統(tǒng)計學方法 所有的調查數(shù)據(jù)采用雙錄入法，并經(jīng)核查、校正，直至得到一個正確的數(shù)據(jù)集。對數(shù)據(jù)錄入Excel Office 2007，采用SPSS18.0統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析處理，計數(shù)資料以（%）表示，采用？字2檢驗，計量資料以（x±s）表示，采用t檢驗。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2結果

兩組學員經(jīng)管患者數(shù)量、經(jīng)管關節(jié)骨折患者數(shù)量和教學滿意度評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；試驗組學員理論考試分數(shù)高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05），見表1。

3討論

骨創(chuàng)傷科是骨科學的基礎，長期以來承擔大量的包括本科生、住院醫(yī)師規(guī)培學員及主治醫(yī)師專業(yè)化培訓學員在內的各級帶教任務[10]。人體股骨、脛骨髁部形態(tài)不規(guī)則，腘窩、肘窩處解剖復雜，重要血管集中[11，12]。關節(jié)內及關節(jié)周圍骨折多由巨大的外界暴力導致，骨折類型無統(tǒng)一的模式。粉碎嚴重的骨折失去正常的形態(tài)和解剖標識，對該部分內容的教學與識記是骨創(chuàng)傷科臨床帶教長期以來的難點。如何更好的掌握關節(jié)處的解剖，如何更好的學習骨折分類和治療，如何對學員進行有效的教學，不斷促使臨床帶教老師改進教學方法。

在過去，學生們常通過尸體解剖、醫(yī)學圖譜來學習解剖學知識。而捐獻尸體來源受到諸多限制，學生只能通過大組學習進行尸體操作，動手操作機會很少。解剖圖譜為二維平面圖片，缺乏空間細節(jié)，限制了學生們的理性認識。CT三維重建技術雖然能圖像化的顯示立體的結構，但這種圖像化的輔助資料但無法給學術觸覺上的反饋，仍不是理想的教學輔助方法。

隨著計算機技術的發(fā)展，各種數(shù)字化虛擬現(xiàn)實技術得以實現(xiàn)。其中3D打印逐漸應用于臨床。已有大量報道報道了3D標本在教學領域的有效性及仿真性[13-15]。一項隨機對照試驗對比研究了3D打印技術模型輔助教學與傳統(tǒng)的解剖圖譜教學在醫(yī)學教育中的有效性。一位健康志愿者接受CT三維掃描后其肝臟組織被制成3D打印標本。經(jīng)6位專家評估，3D打印標本被認為或強烈認為具有極強的仿真性。此外，參與測試的還有一定數(shù)量的醫(yī)學生，他們被隨機分入兩組，分別進行3D打印標本和傳統(tǒng)醫(yī)學圖譜標本的學習，在1 h和5 d后分別進行評測，結果顯示無論是1 h還是5 d后，3D打印標本輔助教學組比傳統(tǒng)醫(yī)學圖譜教學組教學效果均更好。此外，傳統(tǒng)醫(yī)學圖譜標本組的學生在5 d時間點的記憶效果較1 h時間點的記憶效果下降明顯[13]。一項對接受3D打印教具培訓后的學生的問卷調查結果顯示，90%的被訪者較推薦或強烈推薦使用3D打印教具對腹部病理解剖進行輔助教學。100%的被訪者強烈推薦將該3D打印教具融合入現(xiàn)有的醫(yī)學教學課程中[14]。一項雙盲隨機對照試驗被用以評估3D打印輔助教學的有效性。參與測試的學生被隨機分入3組，分別按下列3種方法進行課程學習：單獨使用尸體標本，單獨使用3D打印標本以及聯(lián)合上述兩種標本。結果表明3D打印標本較尸體標本效果顯著[15]。

3D打印因諸多優(yōu)勢在外科教學領域得到及其廣泛的應用[16-18]。但目前尚沒有一項專門的關于復雜關節(jié)周圍骨折等相關知識進行3D打印輔助教學的研究報道。基于此，我們設計了該項研究，對比傳統(tǒng)方法和傳統(tǒng)結合3D打印輔助教學兩種方法的教學效果，結果顯示，接受3D打印輔助教學方法結合傳統(tǒng)教學法的學生，在出科考理論考核分數(shù)上更有優(yōu)勢。

本研究同樣存在以下不足：對股骨髁、脛骨平臺等部分進行3D打印耗時在10 h～3 d不等。此外，3D打印技術增加患者的額外花費也是另一個潛在的應用限制。有些血管、神經(jīng)、臟器等軟組織器官的模擬與還原對打印機的要求很高，這也限制了3D打印在教學中的應用。

盡管本研究存在上述不足，展望未來，隨著更精妙的計算機軟硬件的發(fā)明和經(jīng)濟的發(fā)展，3D打印的時間耗費和成本花費必將越來越低。3D打印的應用將不限于復雜骨折，必將在包括復雜臟器及血管神經(jīng)解剖等教學及臨床帶教方面得到更廣泛的應用。

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收稿日期：2018-5-7；修回日期：2018-5-17

編輯/張建婷